L’ancienne orpheline Lorraine : cas de mine orpheline - WikiMemoires

L’ancienne orpheline Lorraine : cas de mine orpheline


Etude de cas (L’ancienne mine Lorraine, Québec, Canada) – VI. Chapitre VI :

1. Situation géographique de site d’étude

La mine Lorraine est située à mi-distance entre les villages de Belleterre et de Latulipe, dans la région du Témiscamingue au Québec, à environ 130 km de Rouyn Noranda (figure10).
Localisation du site minier Lorraine (Fontaine 1999) (a) et vue en plan du site avant la restauration
Figure 10 : Localisation du site minier Lorraine (Fontaine 1999) (a) et vue en plan du site avant la restauration (Nastev et Aubertin, 2000) (b).

2. Historique de la mine Lorraine.

Le gisement de la mine Lorraine a été découvert en 1961 par prospection de surface (Lulin, 1990). La mine, en opération entre 1964 et 1968, a produit un minerai contenant du cuivre, du nickel, de l’or et de l’argent (Lavergne, 1985). Les minéraux sulfureux présents dans la zone minéralisée sont principalement la chalcopyrite, la pyrite, la pyrrhotite et la pentlandite. La proportion des minéraux sulfureux dans les rejets est d’environ 10 %. On ne retrouve pratiquement pas de minéraux carbonatés dans la gangue.

3. Problématique de la mine.

Au cours de son exploitation, le gisement Lorraine a généré environ 600 000 tonnes de résidus miniers), qui ont été entreposés dans un bassin couvrant une superficie d’environ 155 Km2. L’épaisseur de résidus miniers accumulés sur le site varie de quelques centimètres, au nord, jusqu’à 6 m d’épaisseur, au sud.
Une partie de ce parc à résidus est sous le niveau phréatique, mais une grande partie des résidus du parc sont non saturés (figure 10). Les résidus de la zone non saturée ont été exposés à l’atmosphère pendant environ 30 ans, amenant l’enclenchement des réactions d’oxydation des sulfures et la génération d’un lixiviat acide au pied des digues.

4. Restauration du site.

Depuis 1998 et jusqu’à 2008 le site est en phase de réhabilitation et d’étude. Le ministère des Ressources naturelles et de la Faune canadienne a entrepris un programme de réhabilitation qui visant à contrôler la génération du DMA et à limiter les dégâts causés par les épanchements de rejets générateurs d’acide.
Le plan de restauration comprenait plusieurs étapes, incluant principalement la construction d’une couverture à effets de barrière capillaire (CEBC) ainsi que la construction de drains dolomitiques et calcaire.

• La couverture à effets de barrière capillaire CEBC :

La CEBC mise en place au site Lorraine est formée de trois couches de matériaux meubles soit, de la base au sommet (Aubertin, 1996; figure 11) : un bris capillaire de 0,3 m d’épaisseur composé de sable, 0,5 m de silt agissant comme couche de rétention d’eau et une couche protectrice faite de sable avec gravier de 0,3 m d’épaisseur.

• Le traitement passif des exfiltrations :

Même si la couverture multicouche, qui sert de barrière a l’oxygène, empêche l’oxydation directe des résidus miniers de se poursuivre, le DMA génère avant son installation doit être traité.
C’est ici que les drains dolomitiques entrent en jeu. Trois drains dolomitiques (Dol-1,2, 3) ont été construits au sud du parc à résidus, en aval de la digue, afin de traiter les exfiltrations contaminées par le DMA collectent au pied de la digue.
Un quatrième drain calcaire, rempli de marbre (98,2 % calcite; Cal-1), a été construit au bas de la digue située à l’ouest du site (Bernier et al. 2002).
Comme mentionné, les drains dolomitiques du site Lorraine sont des tranchées remplies de pierres dolomitiques grossières (particules comprises entre 10 et 100 mm), et dont les parois sont constituées d’un matériau silteux à faible conductivité hydraulique saturée (par rapport au matériau du drain).
La tranchée est isolée, sur le dessus, par un géocomposite bentonitique recouvert de sol, qui en assure l’étanchéité. L’effluent acide s’écoule dans le drain par gravité, et l’effluent neutralisé est évacué par un tuyau qui s’écoule directement dans l’environnement.
Les trois drains ont une section d’environ 1,5 m2 et des longueurs de 65, 69 et 55 m respectivement pour Dol-1, Dol- 2 et Dol-3. La position des drains et des puits d’échantillonnage sur le site est indiquée à la figure 2. Des coupes longitudinale et transversale du drain dolomitique 3 (Dol- 3) sont présentées à la figure 12 (schéma représentatifs des deux autres drains).
Configuration de la CEBC et emplacement des stations de monitoring
Figure 11 : Configuration de la CEBC et emplacement des stations de monitoring (Dagenais, 2005).
Coupes longitudinales et transversales du drain dolomitique Dol-3
Figure 12 : Coupes longitudinales et transversales du drain dolomitique Dol-3 (Fontaine, 1999).

5. Instrumentation et suivi.

La CEBC a été instrumentée en 1999, afin de suivre sa performance. La sélection et la position des instruments ont été basées sur des études réalisées en laboratoire et en cellules expérimentales au cours des années précédentes (Aubertin et al. 1997; 1999; Bussière, 1999; Bussière et al. 2007).
Les paramètres mesurés dans les couches de la CEBC sont la teneur en eau volumique et la succion matricielle. La mesure de ces deux paramètres permet d’observer les effets de barrière capillaire et d’évaluer l’efficacité du recouvrement à limiter les flux d’oxygène.
La teneur en eau volumique est mesurée par la méthode de réflectométrie dans le domaine du temps (TDR pour Time Domain Reflectometry), qui utilise la propagation d’ondes électromagnétique pour mesurer la constante diélectrique qui est liée à la teneur en eau volumique du milieu.
La succion est mesurée par des blocs Watermark de la compagnie Irrometer. Vingt stations instrumentées ont été installées en 1999, selon 3 axes et espacées de 50 m. Leur emplacement est présenté sur un schéma du site à la figure 12. Chaque station comporte quatre sondes TDR (TDR1, TDR2 …) et quatre sondes Watermark (WA1.1 WA1.2).
Positionnement des instruments sur le terrain dans la CEBC
Figure 12 : Positionnement des instruments sur le terrain dans la CEBC (Fabre, 2008).
Résultat de suivi.

♦ Flux d’oxygène:

La mesure de la teneur en eau volumique dans les stations A3, A7, B5 permet d’estimé les flux d’oxygène présent dans les couches des mesures la figures 13 représente l’évolution de taux d’oxygène depuis 1999 jusqu’à 2007. En remarque que le taux d’oxygène traverse la CEBC est en diminution progressive depuis 1999 jusqu’à 2007.
Estimation des flux à travers la CEBC aux stations A3, A7 et B5
Figure 13 : Estimation des flux à travers la CEBC aux stations A3, A7 et B5 (BUSSIÈRE 2007).

♦ Traitement du DMA par les drains dolomitiques :

Pour suivre l’efficacité du traitement du DMA par les drains dolomitiques les chercheures ont comparé la chimie des effluents produits par le passage dans les drains dolomitiques avec la chimie de l’influent analysé à l’entrée de ceux-ci. Parmi les paramètres analysé on note le pH, l’Eh, la conductivité, l’alcalinité et autres éléments chimiques importants comme Ca, Mg.
Les résultats de mesure de ses paramètres sont représentés dans la figure 14 (Potvin, 2009).On remarque que tous les paramètres physico-chimique sont stable est en diminution dans le sens positif; le PH à l’affluent des drains a légèrement augmenté entre 1999 à 2007.
A propos d’Eh, il est passé progressivement environ 600 mV en 1999 à moins de 400 mV en 2007. Les valeurs d’Eh mesurées à la sortie du Dol-1 ont peu variées entre 1999 et 2007, se situant entre 110 et 175 Mv depuis l’installation du drain dolomitique. La conductivité électrique a diminué progressivement de 1999 à 2000. En 2001, elle a augmenté à près de 9 000 μS/cm, pour diminuer à 3 000 μS/cm en 2004. En 2007, la conductivité du DMA se situait à 6 500 μS/cm.
L’alcalinité est important ce qui montre que Les trois drains dolomitiques est bien fonctionné Les concentrations en calcium mesurées dans le DMA ont peu varié de 1999 à 2007 (330 et 400 mg/L). Le magnésium contenu, dans le DMA et à la sortie des drains dolomitiques, a diminué progressivement.
Les concentrations mesurées dans le PO-98-6 sont passés de 400 en 1999 à moins de 50 mg/L en 2007. La concentration en Ni est diminué, Les teneurs en sulfates ont également atteint des valeurs estimées (Bussière et al. 2009).
Évolution de la qualité d’eau (pH, Eh, conductivité, alcalinité, Ca et Mg) de l’influent et des effluents au site Lorraine
Figure 14 : Évolution de la qualité d’eau (pH, Eh, conductivité, alcalinité, Ca et Mg) de l’influent et des effluents au site Lorraine (Potvin, 2009)

6. Conclusion de suivi de la mine Lorraine

Les résultats concernant les mesures hydrogéologiques et la chimie de l’eau permettent de tirer des conclusions quant à l’efficacité du scénario de restauration du site Lorraine. La CEBC remplit bien son rôle de barrière à l’oxygène. Après une période transitoire de deux ans suivant la mise en place, les flux d’oxygène ont respecté les critères de design et ont même été inférieurs dans certains cas.
Après 9 ans de suivi, la mise en place de la CEBC semble avoir amélioré la qualité de l’eau interstitielle des rejets. Dans le piézomètre contrôle (PO-98-6), le pH a augmenté d’environ une unité (de 3 à 4), alors que la concentration en Ni a chuté significativement au cours des deux dernières années à des valeurs inférieures à 2 ppm (comparativement à plus de 10 ppm en 1999).
Les teneurs en sulfates ont également atteint des valeurs inférieures à celles initiales relevées au cours de la dernière année (< 2000 ppm).
La végétation aussi est évoluée progressivement depuis la construction de la CEBC (photo 5). Généralement, ces drains dolomitiques ont permis d’améliorer la qualité de l’eau provenant des rejets miniers, mais sans toutefois réussir à atteindre les niveaux exigés par la réglementation Québécoise.
Plusieurs de travaux ont été réalisés au site minier Lorraine mais il offre encore un lieu intéressant pour pousser plus loin à la recherche dans le domaine de la restauration minière.
Évolution de la végétation sur le site Lorraine depuis la construction de la CEBC
Photo 5 : Évolution de la végétation sur le site Lorraine depuis la construction de la CEBC.

Conclusion :

L’activité minière joue un rôle majeur dans développement économique de plusieurs communautés. C’est le cas au Maroc qui a doté d’une très longue tradition minière (phosphate, métaux de base, minéraux précieux).
Mais malheureusement cette activité minière à laisser derrière plusieurs mines orphelines sans aucune mesure de protection et avec des effets négatifs sur l’environnement; destruction de couvert végétale, qualité de l’eau, qualité de sol, dysharmonie de paysage et de l’esthétique, destruction d’habitat et sur la santé et l’économie des riverains ; perte d’emplois, les maladies chronique, les villes fantôme.
Afin d’éviter ses conséquences un plan de réhabilitation est indispensable, il vise à aménager le terrain de façon à limiter l’érosion et la compaction du sol, tirer rapidement profit des potentialités biologiques du sol de couverture, réduire les toxicités métalliques provoque par les rejets miniers, contrôler le drainage minier acide, revégétalisation et création d’un microclimat favorable à la germination des plantes. Au Maroc, plusieurs sites miniers ont été laissés à l’abandon, Ces sites abandonnés nécessitent une véritable restauration.
Dans le but de réhabiliter ses sites, des travaux d’inventaire sont nécessaire pour identifier les sites prioritaire et la restauration doit tenir compte le principe du développement durable, écologique, la santé et la sécurité du public et cela ne réalise que par la collaboration entre l’industrie minière, les gouvernements et les populations locales.
La mine abandonnée de Lorraine à Canada, choisie comme une étude de cas, a produit environ 600 000 tonnes de résidus miniers qui ont été entreposés dans un bassin couvrant une superficie d’environ 155 Km2 et une partie de ce parc à résidus est sous le niveau phréatique. Après 10 ans, un suivie a été réaliser pour confirmer l’efficacité de la méthode de restauration choisie.

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